Veliki broj baterija u sistemu za skladištenje energije, veliki kapacitet i snaga, gust raspored baterija i složeni i promjenjivi radni uslovi skloni su problemima kao što su neravnomjerna raspodjela temperature i velike temperaturne razlike između baterija, što dovodi do degradacije performansi baterije, smanjenja kapaciteta i skraćenog vijeka trajanja, utičući na performanse cijelog sistema, a u ozbiljnim slučajevima može dovesti do termičkog bijega i sigurnosnih incidenata. Kako bi se ostvarilo skladištenje energije velikih razmjera, srednje dugog ciklusa, jake tolerancije i visokih sigurnosnih performansi, tehnologija tečnog hlađenja postala je popularan put u oblasti termičkog upravljanja skladištenjem energije.
Trenutno su na tržištu glavne metode termalnog upravljanja, koje će biti prikazane u nastavku.
Hlađenje zrakom
Hlađenje zrakom je vrsta metode hlađenja koja koristi zrak kao hladni medij i konvekcijski prijenos topline za smanjenje temperature baterije, što se široko koristi u industrijskom hlađenju, telekomunikacijskim baznim stanicama i scenarijima kontrole temperature podatkovnih centara, s relativno visokom tehničkom zrelošću i pouzdanošću.
Hlađenje tekućinom
Tečno hlađenje je vrsta tečnosti kao rashladnog sredstva, koje koristi protok tečnosti za prenos toplote koju generišu unutrašnje komponente IT opreme u data centru na spoljašnju stranu opreme. U poređenju sa vazdušnim hlađenjem, struktura sistema tečnog hlađenja je složenija i kompaktnija i ne zahteva postavljanje velike površine kanala za odvođenje toplote, tako da zauzima relativno malu površinu.
Hlađenje toplovodnim cijevima
Hlađenje toplotnim cijevima oslanja se na faznu promjenu rashladnog medija zatvorenog u cijevi kako bi se ostvario prijenos topline, s visokom efikasnošću odvođenja topline, sigurnošću i pouzdanošću itd., ali je cijena također visoka, a praktična primjena u sistemima baterija velikog kapaciteta, kao što je skladištenje energije, relativno je mala.
| Poređenje tri glavne tehničke rutine upravljanja toplotom | |||
| Karakteristično | Hlađenje zrakom | Hlađenje tekućinom | Gukanje s promjenom faze |
| Rashladni medij | Zrak | Tečnost | Materijal za promjenu faze |
| Način kontakta | Direktno | Indirektno | Direktno |
| Dizajn | Lako | Kompleks | Lako |
| Efikasnost prenosa toplote | Donja | Viša (0,5-10) | Srednji |
| Cijena | Donja | Viši | Srednji |
| Zaštita | Niski zahtjevi, lako ih je postići | Složen sistem, teško ga je postići | Jednostavan sistem, lako postići |
| Koeficijent prenosa toplote | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Ujednačenost temperature | Neujednačenost | Ujednačenost | Ujednačenost |
| Životni vijek | ≥10 godina | 3-5 godina | Povezano s materijalima |
| Instalacija | Lako | Teško | Lako |
| Primjena | Niska gustina energije baterije, punjenje i pražnjenje | Visoka gustoća energije baterije, punjenje i pražnjenje | Srednji |
| Nivo tehničke zrelosti | Zrelo | Zrelo | Nezreo |
Zbog većeg koeficijenta prenosa toplote i specifičnog toplotnog kapaciteta rashladne tečnosti, kao i činjenice da na njega ne utiču faktori poput nadmorske visine i vazdušnog pritiska, sistem tečnog hlađenja ima jači kapacitet odvođenja toplote od sistema hlađenog vazduhom, što je prilagodljivije trendu razvoja velikih projekata skladištenja energije visoke gustine energije.
Sa stanovišta troškova, prema relevantnim istraživanjima, u slučaju istog efekta hlađenja, potrošnja energije sistema tečnog hlađenja je obično mnogo niža nego kod sistema hlađenog vazduhom. Stoga, iako su početni investicioni troškovi sistema tečnog hlađenja veći, njegovi ukupni troškovi u cijelom životnom ciklusu sistema za skladištenje energije mogu biti niži od troškova sistema hlađenog vazduhom. Ukratko, vjerujemo da se u nekim scenarijima očekuje da će tečno hlađenje postepeno zamijeniti hlađenje vazduhom kao glavni oblik kontrole temperature za skladištenje energije.
| Prednosti tečnog hlađenja | |
| Niski troškovi energije | Tečno hlađenje može koristiti vodu temperature 45°C/113F za hlađenje većinu vremena |
| Visoka gustoća snage hlađenja | Zračno hlađenje za ormare preko 20kW značajno smanjuje učinak tekućeg hlađenja i uranjanja na nivou čipa. |
| Niska potrošnja vode | Isparavajuće hlađenje se može eliminirati ili značajno smanjiti |
| Prilagođavanje teškim uslovima okoline | Potopljeno tečno hlađenje ne zahtijeva protok zraka i izolirano je od vanjske okoline. |
| Nizak nivo buke | Hlađenje tekućinom na nivou čipa zahtijeva samo malu količinu protoka zraka |
| Ujednačeno odvođenje topline | Dobro prosječno odvođenje toplote za skladištenje energije i baterije. |
| Značajno niža potrošnja energije | Ukupna potrošnja energije je niska, pod istim uslovima rashladnog kapaciteta, potrošnja energije je niska kao i kod jedinica sa vazdušnim hlađenjem. |
| Efekti su održivi tokom cijele godine | Manje pod utjecajem vremenskih prilika, manja sezonska nestabilnost |
Obim tržišta tečnog hlađenja
Tehnologiju tečnog hlađenja prepoznala su neka preduzeća koja se bave krajnjom upotrebom.
U augustu 2023. godine, Longyuan Power Group je objavila drugu seriju okvirnih nabavki sistema za tečno hlađenje i prethodno sastavljene integrisane kabine za pretvarač-pojačivač za elektrane za skladištenje energije u 2023. godini, a procjena nabavke sistema za tečno hlađenje i skladištenje energije bila je 600 MW/1200 MWh; Nacionalna energetska grupa objavila je drugu seriju okvirnih obavještenja o nabavci opreme za skladištenje energije u 2023. godini, a ukupna količina sistema baterija za tečno hlađenje za elektrane za skladištenje energije bila je 600 MW/1200 MWh.
A od 2022. godine, relevantni proizvođači intenzivno lansiraju sisteme za skladištenje energije hlađene tekućinom, a bogatstvo proizvoda hlađenih tekućinom se povećava.
U maju 2022. godine, Sunny Power je lansirao PowerTitan za velike zemaljske elektrane i PowerStack za komercijalno i industrijsko skladištenje energije, a oba koriste sisteme hlađenja tečnošću.
U projektu za koji je GCL EnerD najavio puštanje u proizvodnju, baterijski paket hlađen tekućinom koristi litijum-željezo-fosfatne baterijske ćelije, s maksimalnim vijekom trajanja do 15.000 ciklusa, a istovremeno usvaja integrirani dizajn cijevi hlađenih tekućinom, s temperaturnom razlikom manjom od 3°C. Integrirani ormari za skladištenje energije hlađeni tekućinom kategorizirani su u dvije glavne serije proizvoda, naime, 100 kW i 200 kW, koji mogu podržati potražnju za svim vrstama industrijskih, komercijalnih i industrijskih elektrana različitih veličina i u bilo kojim kombinacijama, a prefabrikovani oblik može smanjiti vrijeme i troškove instalacije i otklanjanja grešaka na lokaciji. Prefabrikovani oblik može smanjiti vrijeme i troškove instalacije i puštanja u rad na licu mjesta.
| Novi proizvod za skladištenje energije tečnim hlađenjem u 2022. godini | ||||
| Ne. | Preduzeće | Naziv proizvoda | Karakteristično | Primjena |
| Sistem za skladištenje energije u kontejnerima | ||||
| 1 | Kelong | Kelong S sistem za skladištenje energije hlađen tekućinom | Uključujući bateriju za skladištenje energije od 1500 V, klaster, sistem tečnog hlađenja, sistem sigurnosne zaštite i inteligentni sistem upravljanja. Sigurno, pametno i jednostavno. | Nova strana proizvodnje energije, strana mreže, strana korisnika |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Rješenje za skladištenje energije hlađeno tekućinom | Velika prizemna elektrana |
| 3 | Chinaztt | Sistem tečnog hlađenja MUSE1.0 nove generacije | Baterije od željeznog fosfata sa keramičkim premazom, dopiranjem elemenata u tragovima i izjednačavanjem BMS-a, aluminijskim okvirom sa strukturnim modulima sa pred-ljubičastim premazom: odjeljak za bateriju sa IP67 zaštitom sa nezavisnim sistemom zaštite od požara, praćenjem nivoa PACK-a i dizajnom za prskanje nivoa klastera, pločom za hlađenje tečnošću u obliku slova U i profesionalnim dizajnom cijevi. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice sistem za skladištenje energije u kontejnerima hlađen tekućinom | Dizajn termalnog upravljanja hlađenjem tekućinom s visokom gustoćom integracije sistema. Zaštita od požara na nivou PACK-a: lokalni sigurnosni sistem upozorenja. | Komercijalno i industrijsko skladištenje energije |
| 5 | Hyberstrong | HyperSafe serija intrinzično sigurnih baterija s tekućim hlađenjem u čvrstom stanju | Koristi čvrsto stanje baterije od željeznog fosfata od 280 Ah; implementira tehničku garanciju u četiri dimenzije: sigurnost baterije, sigurnost integracije, sigurnost policije i aktivnu sigurnost, kako bi se postigla sigurnost cijelog sistema. | / |
| 6 | Zhougu | CX-1000 Sistem za skladištenje energije u sirovim kontejnerima | Sa nivoom zaštite IP54; zaštitom od korozije C4-5, modularnim i visoko integrisanim dizajnom višestepenog sistema za gašenje požara i prefabrikovanim rješenjem za montažu kabine. | / |
| 7 | Naradapower | CenterL sistem za skladištenje energije nove generacije hlađen tekućinom | Sistem hlađen tekućinom, opterećen baterijama od željeznog fosfata od 280 Ah, sistemska platforma od 1500 V s visokom efikasnošću i integracijom vrhunske sigurnosti i dugog vijeka trajanja, bolji LCOS, četiri glavne prednosti. | / |
| 8 | Eva | Eve 1500V sistem za skladištenje energije hlađen tekućinom | Sa sveobuhvatnom zaštitom, preciznom kontrolom temperature, fleksibilnim rasporedom, visokim povećanjem efikasnosti, četiri osnovne prednosti, podrškom za platformu napona DC1500V, brzim postavljanjem i brzim umrežavanjem | / |
| 9 | Ipotisedge | Inteligentni sistem za skladištenje energije hlađen tekućinom od 1500 V | Nije potrebna instalacija, dizajn s tekućim hlađenjem, dvostruka zaštita od požara, inteligentni oblak, analiza u stvarnom vremenu, desetogodišnji vijek trajanja, doživotni rad i održavanje | Integracija mreže obnovljivih izvora energije, pomoćne usluge mreže, distribuirane i mikromreže za prijenos i distribuciju energije u mreži |
| 10 | Chintpower | Nova generacija PowerBlock sistem za skladištenje energije | Visoko integrisani modul baterije za skladištenje energije, visokonaponska kutija, sistem za kontrolu temperature, sistem za rano upozoravanje na požar, sistem za distribuciju energije itd. | Velika postrojenja za skladištenje energije |
| 11 | Trinasolarni | Proizvodi za skladištenje energije s tekućim hlađenjem TrinaStorageEle menta | Sa četiri glavne prednosti „isplativo, vrhunska sigurnost, inteligentan rad i održavanje, praktično i fleksibilno“ | / |
| 12 | Hitium | Kontejner nove generacije s tekućim hlađenjem | Usvojite tehnologiju bočnog hlađenja, optimizujte distribuciju temperature sistema kroz višestepeni dizajn sistema za upravljanje toplotom promjenjivog prečnika; dizajn višestruke električne zaštite; sigurnost sistema korištenjem sistema za ublažavanje eksplozije i gašenje požara u ispušnom kanalu | Strana mreže, strana napajanja |
| 13 | Shuangdeng Group | Shuangdeng PowerBank Novi sistem za skladištenje energije hlađen tekućinom | Višedimenzionalno gašenje požara i prethodno sastavljeni dizajn kompletnog sistema s tehnologijom tekućeg hlađenja | Velika postrojenja za skladištenje energije |
| Sve u jednom ormaru za skladištenje energije | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Rješenje za skladištenje energije hlađeno tekućinom za "trostruku integraciju snage" | Komercijalne i industrijske elektrane |
| 2 | Teplore | TensorpackT distribuirani sistem za skladištenje energije | Usvajajući visoko integrisani koncept dizajna, ormar integriše bateriju, BMS EMS, sistem za upravljanje temperaturom, DC/AC dvosmjerni pretvarač i sistem za gašenje požara u jedno. | Industrijski i komercijalni scenariji kao što su fabrički parkovi, stanice za punjenje, poslovne zgrade, podatkovni centri itd. |
| 3
| Sermatec | Integrisani vanjski ormari hlađeni tekućinom | Visoko integrisani PCS, baterija, tečni hladnjak, sistem distribucije energije i protivpožarne zaštite: široka paradigma ulaznog napona, maksimalna podrška za 4 paralelne jedinice: 3-slojna BMS arhitektura, digitalizovani LCD ekran, opremljen inteligentnim EMS-om, za postizanje akvizicije i praćenja podataka o povezanoj opremi. | / |
| 4 | Sinexcel | Vanjski ormar za skladištenje baterija | Mali industrijski i komercijalni korisnici do 30kW predajnika za skladištenje energije kao jezgra. Podržava više ormara paralelno, kako bi se zadovoljio megavatni nivo srednjih i velikih industrijskih i komercijalnih zajednica, ostrva i drugih polja zabilježenih u mreži, van mreže, scenarijima slabe mreže, uključi i koristi, integrirani All-in-one dizajn. | Mali komercijalni i industrijski korisnici |
| 5 | Hyberstrong | Nova generacija HyperSafe serije tečno hlađenih ormara za skladištenje intrinzično sigurnih solid-state baterija | Koristi kalijum-željezo-fosfatnu bateriju u čvrstom stanju od 280 Ah; implementira tehničke zaštitne mjere u četiri dimenzije: sigurnost baterije, sigurnost proizvodnje, sigurnost upravljanja i aktivnu sigurnost kako bi se postigla sigurnost cijelog sistema. | Skladištenje energije u domaćinstvima, elektrane za skladištenje energije, komercijalno i industrijsko skladištenje energije |
| 6 | Jd-energija | Modularni hladnjak tekućine Source Grid Side 1500V Energetski blok eBlock372 | Al-u-jednom dizajn, baterija, BMS, visoki PCS, sigurnosni sistem, sistem za upravljanje temperaturom u jednom standardiziranom vanjskom ormaru, formirajući integrirani, plug-and-play energetski blok za integraciju sistema za skladištenje energije u industrijske i komercijalne elektrane. | strana izvorne mreže |
| 7 | Komercijalna i industrijska strana kupaca 1000V energetski blok proizvodi eBlock200 | / | Komercijalna i industrijska strana korisnika | |
| Visokonaponski kaskadni sistem za skladištenje energije | ||||
| 1 | Jinpan tehnologija | Potpuno hlađenje tekućinom Kaskadno skladištenje visokog napona 35kV/12,5MW/25 MWh | Nije potreban transformator, direktan pristup visokom naponu iznad 6KV. Mreža: korištenje tehnologije aktivnog izjednačavanja baterija, tehnologije kaskadnog skladištenja energije visokog napona i tehnologije termalnog upravljanja hlađenjem tekućinom. | Strana proizvodnje, strana mreže, strana industrijskih i komercijalnih korisnika |
| 2 | Zhiguang | Kaskadni 35kV visokonaponski direktno montirani sistem za skladištenje energije velikog kapaciteta | Zajednički razvijen od strane Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy i Univerziteta Shanghai Jiaotong, pogodan je za izgradnju novih elektrana za skladištenje energije i velikih elektrohemijskih elektrana za skladištenje energije kapaciteta jednog gigavata (GW). | Velika postrojenja za skladištenje energije |
Trenutno, uključujući domaće i strane proizvođače glavnih integracija za skladištenje energije, u osnovi su lansirali opremu za skladištenje energije zasnovanu na tehnologiji upravljanja toplinom tekućinom hlađenom, a od druge polovine prošle godine, u mnogim projektima postepeno su provedeni široki spektar primjena, neki proizvođači su čak odustali od proizvoda za skladištenje energije hlađenih zrakom, potpuno se fokusirajući na tehnologiju hlađenja tekućinom. Stoga, u poređenju sa sistemima hlađenim zrakom, s razvojem tehnologije i scenarija primjene sistema hlađenih tekućinom, on je sposobniji zadovoljiti hitne potrebe tržišta za sistemima za skladištenje energije, a gustoća energije se povećava zbog visoke gustoće energije, malog otiska, niske potrošnje pomoćne energije i prednosti fine kontrole temperature koje će privući više pažnje.
| Kompanije za opremu za kontrolu temperature skladištenja energije | |||
| Preduzeće | Glavni klijenti i proces | Glavni proizvod | Tehnička rutina |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, kao i strani klima uređaji za vanjsku upotrebu serije MC, glavni sistem integratori serije MC i proizvođači baterija; prihodi od prodaje klima uređaja za skladištenje energije i kontrole temperature rashladnih uređaja serije EMW u 2021. godini iznosili su 337 miliona juana. | Glavni sistemski integratori i proizvođači baterija serije C; klima uređaj za skladištenje energije 2021, rashladni uređaj za skladištenje energije serije EMW | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
| Shenling | Državna mreža, itd. | Integralni krovni klima uređaj, split kolonski sobni klima uređaj, integralni ugrađeni klima uređaj, split precizni klima uređaj za sobnu montažu | Hlađenje zrakom |
| Tongfei | U 2020. godini, kompanija je počela da razvija oblast kontrole temperature za skladištenje energije i proširila je svoje kupce na Sunny Power, Kelong, Trinasolar itd. | Sistemi hlađeni tekućinom, industrijski klima uređaji za montažu na krov, integrirani industrijski klima uređaji, split industrijski klima uređaji, zidni klima uređaji | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
| Gaolan | Naši glavni kupci su proizvođači distribuiranih baterijskih integracija i fabrike baterija, a već smo započeli saradnju sa Ningde Times. | Na osnovu proizvoda za tečno hlađenje u kabini za skladištenje energije litijumske baterije, sistema za tečno hlađenje velikih elektrana za skladištenje energije, prefabrikovanih proizvoda za tečno hlađenje u kabini za skladištenje energije itd. | Hlađenje tekućinom |
| Songzhi | Ušao je u sistem dobavljača Ningde Timesa, Vision Energyja i drugih kupaca, s dva proizvoda koji su ušli u fazu masovne proizvodnje i nekoliko proizvoda u razvoju. | Sistem za termalno upravljanje hlađenjem tekućinom za skladištenje energije (dva proizvoda u masovnoj proizvodnji, nekoliko u razvoju) | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
| Aotecar | Isporuka za Ningde Times počet će 2020. godine, a proizvodnja donje serije sistema za upravljanje toplinskim upravljanjem s tekućim hlađenjem za skladištenje energije počet će 2021. godine. | Sistem za tečno hlađenje i upravljanje toplotom za skladištenje energije | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
Potencijal tečne rashladne energije u budućnosti
Što se tiče troškova, prema relevantnim studijama, potrošnja energije sistema za tečno hlađenje je obično mnogo niža od one kod sistema hlađenih vazduhom, s obzirom na isti efekat hlađenja. Stoga, iako su početni investicioni troškovi sistema za tečno hlađenje veći, njihovi ukupni troškovi u cijelom životnom ciklusu sistema za skladištenje energije mogu biti niži od troškova sistema hlađenih vazduhom. Ukratko, vjerujemo da se u nekim scenarijima očekuje da će tečno hlađenje postepeno zamijeniti hlađenje vazduhom kao glavni oblik kontrole temperature za skladištenje energije.
Uprkos tome, sistemi za tečno hlađenje se i dalje suočavaju sa određenim izazovima u pogledu pouzdanosti. Ranije je primjena tečnog hlađenja u oblasti kontrole temperature skladištenja energije bila relativno mala, a tehnologija u odnosu na vazdušno hlađenje i dalje ima određeni jaz, posebno u pogledu stabilnosti i pouzdanosti rada. Konkretno, cijevi sistema za tečno hlađenje su sklone koroziji i taloženju, što rezultira začepljenjem ili curenjem rashladne tečnosti, dok voda, glikol, silikonsko ulje i druge uobičajene rashladne tečnosti mogu oštetiti bateriju ili izazvati kratki spoj sistema, što rezultira sigurnosnim rizicima za elektrane za skladištenje energije.
Osim toga, projektovani vijek trajanja sistema za skladištenje energije obično dostiže 15 godina, ali vijek trajanja pumpi i ventila unutar sistema za tečno hlađenje često je oko 7 godina, te postoji određena neusklađenost između ta dva. Stoga je vrlo vjerovatno da će sistem za tečno hlađenje trebati održavati ili zamijeniti komponente isključivanjem sistema za tečno hlađenje tokom rada projekta skladištenja, što utiče na ekonomičnost projekta. Naravno, s napretkom tehnologije tečnog hlađenja, vjerujemo da se očekuje da će se ovi problemi rješavati jedan za drugim, a cjelokupni pogled na tečno hlađenje i dalje će biti budući trend razvoja kontrole temperature skladištenja energije.
